墻式鍋爐冷態開機節油技術研究與應用

李守磊，孫冠軍，徐亞南，吳繁言，張 瑾

(華能日照電廠，山東 日照 276800)

在以新能源為主體的新型電力系統中，為保證電網的安全穩定運行，燃煤機組的作用逐漸轉變為調峰調頻為主，大型燃煤機組啟停調峰已成為常態[1]。隨著機組啟停次數增加，鍋爐啟動點火用油成為電廠的重要運行成本。因此，如何在保證機組平穩啟動的前提下，節省點火用油成為當前電廠節能降耗的重要途徑之一[2-3]。文獻[4]提出某電廠為解決火電機組存在風道燃燒器可用性差、機組啟動油耗高等技術問題，通過引入鄰爐的熱一次風為制粉系統提供啟動初期的熱量，改造后機組運行參數穩定，滿足啟動節油需求，節能效果顯著。但該試驗需對原有機組進行改造，且會增加系統的復雜度。文獻[5]提出將煤粉燃燒器改造為雙強微油煤粉燃燒器，并對相應輔助系統進行改進，試驗證明，該系統的經濟效益顯著提升，但在機組啟動時出現的微油煤粉燃燒器壁溫超溫、點火不成功的問題仍需解決。

為了降低機組開機燃油消耗，同時保證鍋爐的安全運行，電廠開展了冷態開機前啟動磨煤機節油技術的研究[6-9]。該研究是建立在理論研究可行性的基礎上，保證鍋爐安全運行的前提下，在機組開機過程尋找提前啟動磨煤機運行的條件并改變磨煤機運行方式，即僅投運該磨中間2臺燃燒器來減少油槍投運時間和投運數量，從而降低燃油消耗。

1 機組冷態開機方式

本次試驗為某電廠一期2×350 MW機組，配套鍋爐由美國F&W公司設計，西班牙GDV公司制造。鍋爐為亞臨界參數、單汽包、自然循環、一次中間再熱、平衡通風、固態排渣，鍋爐本體為Π型布置，無水平煙道。燃燒器型式為前墻布置、可調旋流式噴燃器(CF)，一共有16臺，布置于前墻，分4排，每排4臺。每臺燃燒器配備1支油槍。配備4臺中速磨煤機對應4層燃燒器。

按照鍋爐廠家及運行技術規范規定，機組冷態開機采用投油點火方式，并通過不斷增投油槍增加燃料量來提高汽水參數，待主汽壓升至3 MPa，熱一次風溫>160 ℃，主汽流量>35 kg/s，方可啟動首臺磨煤機運行，并保持該磨煤機4臺燃燒器運行，對應的4支油槍需投運穩燃，撤出多余的油槍。實際運行中，已經采用了一定方法進行節油，但是受到規程和理論限制，在開機過程中不得不投用一定的助燃油，一次冷態開機用油量為55～70 t，近2年，一期機組冷態開機平均12次，導致每年僅一期機組冷態開機就消耗大量燃油，一期機組2號爐歷次冷態開機用油量如圖1所示。

圖1 一期機組2號爐歷次冷態開機用油量

2 技術方案

該技術尋找機組開機過程提前啟動磨煤機運行的條件，并通過改變磨煤機運行方式，即僅投運該磨中間2臺燃燒器來減少油槍投運時間和投運數量，從而降低燃油消耗。具體原理如下。

a.打破現有技術規范對機組冷態開機啟動首臺磨煤機運行條件的技術限制。尋找合適時機，確定參數控制節點，在確保磨煤機干燥出力的前提下，提前啟動磨煤機運行，通過用燃煤替代燃油，實現總體燃料量平穩狀態。

b.改變現有的磨煤機運行方式。改變磨煤機運行需要開啟相應4臺燃燒器的常規運行方式，通過關閉外側2臺燃燒器，僅投運內側2臺燃燒器的方式，提高燃燒器的煤粉濃度，在確保燃燒穩定的同時，減少油槍投入數量，即僅保留內側2臺燃燒器的油槍進行助燃，退出其他多余油槍。一期鍋爐燃燒器如圖2所示。

圖2 一期鍋爐燃燒器

3 改造后冷態開機試驗

3.1 入爐煤質情況

入爐煤為內蒙古煙煤與俄羅斯、印尼褐煤混摻，其Mt為18%,Vdaf為40%，Qnet,ar為20 MJ/kg，St,ad為0.6%。

3.2 試驗過程

04:01，鍋爐投油點火成功。

05:56，在投油槍有4支，熱二次風溫度達85 ℃，啟動2A、2B一次風機，3臺密封風機。對磨煤機進行暖磨操作。

06:15，根據升溫升壓情況，增投第5支油槍(C1油槍)。

07:19，根據升溫升壓情況，增投第6支油槍(C3油槍)。

07:41，暖磨結束，D磨煤機出口溫度為63 ℃，啟動2D磨煤機。

機組冷態啟動主蒸汽溫度及D磨煤機煤量如圖3所示。

圖3 機組冷態啟動主蒸汽溫度及D磨煤機煤量

3.3 試驗危險點實際情況

危險點1：開D1、D4磨煤機出口粉管氣動門時煤粉爆燃，可能導致引風機調節振蕩不穩。實際操作過程中，負壓實際波動在±0.3 kPa，波動幅度為0.6 kPa，引風機負壓調整正常，鍋爐燃燒穩定。該危險點可控。

危險點2：提前啟動磨煤機導致其干燥出力不足，磨煤機電流異常。操作過程中，磨煤機入口風溫為110 ℃，啟動磨煤機后其出口溫度最低降至43 ℃，就地檢查磨煤機出力正常。該危險點可控。

本次試驗驗證了該技術路線的可行性，對其風險進行了評估，有效突破現有規程的限制，通過提前啟動磨煤機及改變磨煤機運行方式以達到節油目的。實現了機組開機時，由原來需陸續投入8支油槍方可啟動磨煤機變為陸續投入6支油槍，并可提前90 min啟動磨煤機運行；啟動磨煤機運行后，由試驗前仍需4支油槍助燃變為2支油槍助燃，隨后通過增加煤量繼續升溫升壓來提高汽水參數。

4 結語

該節油技術能夠有效突破現有規程的限制，可通過提前啟動磨煤機及改變磨煤機運行方式以達到節油目的。在試驗完成后編制運行措施，實現了機組冷態開機提前啟動磨煤機及節油目的，通過此創新技術，機組冷態開機一次可節約燃油20 t以上，降低用油量30%以上，具有良好的經濟效益。